【正文】 少調(diào)節(jié)時(shí)間。微分作用對(duì)噪聲干擾有放大 作用，因此過(guò)強(qiáng)的加微分調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利。此外，微分反映的是變化率，而當(dāng)輸入沒(méi)有變化時(shí)，微分作用輸出為零。微分作用不能單獨(dú)使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成 PD或 PID 控制器。 王阿東：電加熱器溫度的數(shù)字 PID控制 14 PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定PID 控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。 PID 控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接使用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改 。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。 PID 控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比較法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比較法。 PID 參數(shù)的設(shè)定是靠經(jīng)驗(yàn)及工藝的熟悉，參考測(cè)量值跟蹤與設(shè)定值曲線，從而調(diào)整P/I/D 的大小。 調(diào)試一般原則 ， 增大比例增益 P。 ，減小積分時(shí)間常數(shù) Ti。 ，增大微分時(shí)間常數(shù) Td。 P 確定比例增益 P時(shí)，首先去掉 PID 的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)，一般是令 Ti=0、 Td=0，使PID 為純比例調(diào)節(jié)。輸入設(shè)定為系統(tǒng)允許的最大值的 60%~70%，由 0逐漸加大比例增益P，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；再反過(guò)來(lái)，從此時(shí)的比例增益 P逐漸減小，直至系統(tǒng)振蕩消失，記錄此時(shí)的比例增益 P，設(shè)定 PID 的比例增益 P 為當(dāng)前值得 60%~70%。比例增益 P調(diào)試完成。 Ti 比 例增益 P確定后，設(shè)定一個(gè)較大的積分時(shí)間常數(shù) Ti 的初值，然后逐漸減小 Ti，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，之后再反過(guò)來(lái)，逐漸加大 Ti，直至系統(tǒng)振蕩消失。記錄此時(shí)的Ti，設(shè)定 PID 的積分時(shí)間常數(shù) Ti 為當(dāng)前值得 150%~180%。積分時(shí)間常數(shù) Ti調(diào)試完成。 Td 積分時(shí)間常數(shù) Td一般不用設(shè)定，為 0 即可，若要設(shè)定，與確定 P和 Ti 的方法相同，取不振蕩時(shí)的 30%。 ，帶載聯(lián)調(diào)，再對(duì) PID 參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，直至滿足要求。 參數(shù)調(diào)節(jié)中與到的問(wèn)題及解決辦法 (1)迅速達(dá)到目標(biāo)值，但是沖擊很大： 例系統(tǒng)太大，致使在未達(dá)到設(shè)定值前調(diào)節(jié)比例過(guò)高； 西安外事學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 ，致使對(duì)象反應(yīng)不敏感； (2)經(jīng)常打不到目標(biāo)值，小與目標(biāo)值較多 ，加速比例不夠； ，對(duì)恒偏差補(bǔ)償不足； (3)基本上能夠在控制目標(biāo)上，但上下偏差偏大，經(jīng)常波動(dòng) ，對(duì)即時(shí)變化反應(yīng)不夠快，反應(yīng)措施不力； ，使微分反應(yīng)被鈍化； ，調(diào)節(jié)參數(shù)還沒(méi)有來(lái)得及傳遞出去； (4)受工作環(huán)境影響較大，在稍有變動(dòng)時(shí)就會(huì)引起溫度的波動(dòng) ，對(duì)即時(shí)變化反應(yīng)不夠快 ，不能即時(shí)反映； ，不能及時(shí)得到修正； 3 軟件設(shè)計(jì) PID 控制流程 將設(shè)定值與測(cè)量值分別傳送到 PID 控制器，經(jīng) PID 計(jì)算處理，計(jì)算出控制交流通過(guò)脈沖數(shù)的定時(shí)器 1的定時(shí)值，將該定時(shí)值送入定時(shí)器，溫度值將趨于設(shè)定的溫度值。具體流程圖如圖 所示。 王阿東：電加熱器溫度的數(shù)字 PID控制 16 開(kāi) 開(kāi)P I D 參 數(shù) 初 始 化取 設(shè) 定 值 r ( t ) 與 測(cè)量 值 e ( t )計(jì) 算 偏 差E ( k ) = r ( t ) e ( t )P p ( k ) = K p * [ E ( k ) E ( k 1 ) ]P i ( k ) = K i * E ( k )P d ( k ) = K d [ E ( k ) 2 E ( k 1 ) + E ( k 2 ) ]U ( k ) = P p ( k ) + P i ( k )+ P d ( k )E ( k 1 ) = E ( k 2 )E ( k ) = E ( k 1 )P I D 控 制 器 圖 PID 控制流程圖 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) 總 流程圖 本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)流程是，當(dāng)系統(tǒng)上電 后，數(shù)碼管會(huì)顯示當(dāng)前的溫度，然后等待按鍵輸入設(shè)定值，設(shè)定完畢后，系統(tǒng)開(kāi)始溫度自動(dòng)控制過(guò)程，如果當(dāng)前溫度高于設(shè)定溫度，系統(tǒng)會(huì)斷開(kāi)光耦器件及可控硅使水溫冷卻，如果當(dāng)前溫度低于設(shè)定溫度，若低于 2度以上，系統(tǒng)會(huì)采取全加熱的方式，如果溫差小于 2 度，則采用 PID算法進(jìn)行控制加熱。定時(shí)器 0 每半秒鐘會(huì)進(jìn)行一次溫度采樣然后與設(shè)定值進(jìn)行比較，比較出來(lái)的值將會(huì)決定定時(shí)器 1 控制的光耦器件的通斷時(shí)間 長(zhǎng)短 ，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確控制。 具體流程圖如 圖 所示。 西安外事學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 流程圖 讀溫度值 關(guān) T0中斷 T0中斷 寫 T1常數(shù) 采集標(biāo)志置 1 存溫度值 開(kāi) T0中斷 置 =1 啟動(dòng) T1 關(guān) T1中斷 T1中斷 開(kāi) T1中斷 =0 T0,T1初始化 開(kāi)始 讀溫度設(shè)置值 啟動(dòng)后采集溫度 溫 度 采集標(biāo)志位置 1 顯示溫度 查詢采集標(biāo)志是否等于 1 存控制值 PID 算法 采集標(biāo)志位置 0 結(jié)束 N Y 王阿東：電加熱器溫度的數(shù)字 PID控制 18 4 結(jié)語(yǔ) 本次設(shè)計(jì) 基本 上實(shí)現(xiàn)了 PID算法溫度自動(dòng)控制的功能，基本完成了設(shè)計(jì)要求，不足之處是沒(méi)有降溫控制系統(tǒng)，另外 PID的控制也不是很精確。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我在專業(yè)理論知識(shí)上有了很大的收獲，比如 PID算法，比如光耦器件以及可控硅的基本知識(shí)，另外動(dòng)手實(shí)踐能力也得到了很大的提升，另外軟件編寫的能力也有很大的進(jìn)步。我一定會(huì)好好總 結(jié)并且銘記在這次畢設(shè)中遇到的問(wèn)題以及得到的經(jīng)驗(yàn)，從而為以后的學(xué)習(xí)和工作打下一個(gè)扎實(shí)的基礎(chǔ)。 西安外事學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 參考文獻(xiàn) [1]金以慧等 .過(guò)程控制 [M].北京：清華大學(xué)出版社 ,2020 [2]康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社 ,2020 [3]陳炳和 .計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基礎(chǔ) [M].北京：航空航天大學(xué)出版社， 2020 [4]何克忠 .計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2020 [5]張友德等 .單片微機(jī) MCS51 用戶手冊(cè) [M]. 上 海：復(fù)旦大學(xué)出版社 , 1990 [6]謝自美 . 電子線路設(shè)計(jì)（第二版） [M]. 武漢：華中理工大學(xué)出版社 , 2020 [7] 孫增圻 .智能控制理論與技術(shù) [M].北京：清華大學(xué)出版社 , 2020 [8] 諸靜 .模糊控制原理與應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 , 1995 [9]Allan 2nd Jersey:Prentice Hall Inc, 2020 [10]David Johns,Ken Integrated Circuit York:John Wileyamp。Sons Inc, 1997 致謝 在歷時(shí)大約 3 個(gè)月后，在我的導(dǎo)師趙世強(qiáng)教授以及其他各科老師的幫助下，我終于完成了自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。經(jīng)過(guò)了這次設(shè)計(jì)過(guò)程，我不僅專業(yè)理論知識(shí)得到了鞏固，動(dòng)手實(shí)踐能力和設(shè)計(jì)能力也得到了很大的提升，而且于我而言，最王阿東：電加熱器溫度的數(shù)字 PID控制 20 彌足珍貴的是我從我的導(dǎo)師以及其他老師身上學(xué)到了很多知識(shí)以外的東西，比如他們對(duì)于科學(xué)問(wèn)題的探索精神，對(duì)于工作的奉獻(xiàn)精神等等。我相信 這些美好的品質(zhì)都將伴隨我一生的學(xué)習(xí)生活中，并且讓我受益無(wú)窮。 因此，在這畢設(shè)將要結(jié)束以及我的大學(xué)生涯也將畫上一個(gè)句號(hào)的時(shí)刻，我要鄭重的感謝，感謝這四年來(lái)給于我?guī)椭c關(guān)懷的學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)，老師，和同學(xué)朋友，我會(huì)永遠(yuǎn)記住這段美好的歲月，并在以后的工作中努力上進(jìn)，不辜負(fù)老師和同學(xué)們的期望，做一個(gè)成功的人，一個(gè)對(duì)社會(huì)有用的人。 謝謝 ！ 附錄 本設(shè)計(jì)程序如下： include include 西安外事學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit DS=P3^7。 sbit gou=P3^3。 sbit key1=P2^0。 sbit key2=P2^1。 sbit key3=P2^2。 sbit key4=P2^3。 void display(uchar wei,uchar duan)。 void dis_temp(uint t)。 uchar code duma[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x9c,0xc6}。 uchar code wema[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}。 int temp。 uint settemp=100。 uchar data1,kp,ki,kd。 uint t,hightime,count。 int e1,e2,e3,duk,uk。 /*延時(shí)子程序 10ms*/ void delay10ms() { uchar a,b。 for(a=10。a0。a) for(b=30。b0。b)。 } void delay1() { 王阿東：電加熱器溫度的數(shù)字 PID控制 22 uchar a,b。 for(a=30。a0。a) for(b=30。b0。b)。 } /*延時(shí)子程序，空 5 個(gè)指令 */ void delay(void) { _nop_()。_nop_()。_nop_()。_nop_()。_nop_()。 } /*延時(shí)子程序 */ void delayb(uint count) { uint i。 while(count) { i=200。 while(i0) i。 count。 } } /*DS18B20 初始化 */ void dsreset(void) { uint i。 DS=0。 i=103。 while(i0)i。 西安外事學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 DS=1。 i=4。 while(i0)i。 } /*讀一位數(shù)據(jù)值 */